3.2 避障机器人教案（表格式）

第二课 《避障机器人———感知障碍与行动规划》 教案 教学时间 教学班级 五年级 课程名称 避障机器人 课时 1-2课时 教学目标 一、知识与技能 1.理解实现避障的原理。 2.了解实现控制的硬件器材。 3.实现避障的程序代码。 二、过程与方法 1.通过讲授和展示的方式，让学生了解机器人的工作过程。 2.通过实操，实现避障程序设计，锻炼学生的动手能力、逻辑思维能力。 三、情感态度与价值观 1.通过本节课学习，使学生认识知识检索。 重点 1.理解避障的原理。 2.了解机器人的工作过程。 难点 1.实现避障的程序代码。 教具 WPS软件、机器人。 教学方法 教学展示、小组讨论、兴趣驱动。 教学过程 教师 学生 一、导入（6分钟） 同学们，欢迎大家来到知识大讲堂。 （提问）生活中的避障机器人的应用有很多，请大家以扫地机器人为例，说一说它是怎么工作的呢？ 学生思考并回答问题 知识讲解（15—20分钟） （一）感知障碍物———做出行动规划 机器人具有感知能力，并能根据感知到的信息做出行动规划。要实现机器人的某个功能，我们需要思考机器人需要感知哪些信息？感知到信息后，机器人要做什么样的行动规划 避障机器人需要具有感知障碍物的能力，能够通过对障碍物的距离判断来规划行走路线。比如在机器人行进过程中，当前方有障碍物挡住前进的道路时，机器人可以转弯以避开障碍物，再继续前进。因此，避障机器人的功能可以归结为自动行走、感知障碍物并显示与障碍物之间距离、躲避障碍物等基础功能。 二、知识准备 （小组协作）请同学们进行小组协作，通过上网检索梳理机器人的工作过程。 机器人工作的过程一般是通过感知系统（输入）获取外部信息，然后将这些信息发送给控制系统（控制）进行处理，控制系统通过运算后给出处理方案，将方案结果发送给执行系统（输出）执行相应的操作，如机器人行走。 机器人的感知系统通常是各种传感器，这些传感器就相当于机器人的眼、耳、口、鼻。根据功能的不同进行分类，常见的机器人传感器有哪些？上网检索一下。 避障机器人可以使用超声波传感器作为感知系统，当感知到前面有障碍物时，会将障碍物与机器人之间的距离数据发送给控制系统，控制系统做出相应处理。在这里超声波就相当于避障机器人的眼睛。超声波传感器是将超声波信号转换成其他信号（通常是电信号）的传感器。超声波传感器的工作原理是从发射探头发射超声波，超声波会在空气中传播，当遇到障碍物时会将超声波反弹回来，根据发射和接收的时间差及声波的传输速度，从而计算出超声波与障碍物之间的距离。 通常情况下，机器人行走有前进、后退、左转、右转和停止等情况。以轮式机器人为例，当左、右两个轮子以同样的速度往同一个方向转动时，机器人就前进或后退（由于左、右两个轮子在机器人上往往是对称安装的，所以两个轮子通常转向相反，才能实现往同一方向转动）。当两个轮子的转速存在差别时，机器人就会转弯，即当左轮慢（停），右轮快时，机器人就左转；当左轮快，右轮慢（停）时，机器人就右转。当左、右两个轮子停止转动时，机器人就停止。 （提问）现在大家自己动手操作一下，怎么实现机器人不同的行进状态吧？ 三、器材准备 要实现避障机器人的相关功能，同学们会选择哪些器材呢？分析了机器人的功能之后，根据机器人的功能准备相关器材。如避障机器人感知障碍物用什么感知设备可以实现呢？常见的有超声波传感器、雷达传感器、红外探测传感器、摄像头等。避障机器人的行走功能用到什么设备来实现，需要根据机器人的形态来定，例如轮式机器人可以使用电机来实现行走，像双足、四足等机器人可以使用舵机等设备来执行行走的功能。 三、实操练习（10—15分钟） 现在大家已经选好了器材，怎么实现避障机器人的功能，大家小组合 ... ...